Badania ujawniają dowody na pochodzenie supermasywnej czarnej dziury w centrum Galaktyki
Analizując dane z obrazowania Sgr A* przez EHT, astrofizycy sugerują, że powstała ona w wyniku połączenia dwóch czarnych dziur około 9 miliardów lat temu.
 |
| Pierwszy obraz Sagittarius A*, supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej Galaktyki. Źródło: EHT Collaboration |
Pochodzenie supermasywnych czarnych dziur – które mogą ważyć ponad milion razy więcej niż Słońce i znajdują się w centrum większości galaktyk – pozostaje jedną z największych tajemnic kosmosu.
Teraz naukowcy z Nevada Center for Astrophysics w UNLV odkryli przekonujące dowody sugerujące, że supermasywna czarna dziura w centrum naszej Galaktyki, znana jako Sagittarius A* (Sgr A*), jest prawdopodobnie wynikiem przeszłej kosmicznej fuzji.
Badania, których wyniki opublikowano 6 września w czasopiśmie Nature Astronomy, opierają się na ostatnich obserwacjach z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT), który uchwycił pierwszy bezpośredni obraz Sgr A* w 2022 roku. EHT, będący wynikiem globalnej współpracy badawczej, synchronizuje dane z ośmiu istniejących obserwatoriów radiowych na całym świecie, tworząc ogromny wirtualny teleskop wielkości Ziemi.
Astrofizycy z UNLV Yihan Wang i Bing Zhang wykorzystali dane z obserwacji EHT Sgr A* do poszukiwania dowodów na to, jak mogła się ona uformować. Uważa się, że supermasywne czarne dziury powstają albo w wyniku akrecji materii w czasie, albo w wyniku połączenia dwóch istniejących czarnych dziur.
Zespół UNLV zbadał różne modele wzrostu, aby zrozumieć osobliwą szybką rotację i niewspółosiowość Sgr A* względem momentu pędu Drogi Mlecznej. Zespół wykazał, że te niezwykłe właściwości są najlepiej wyjaśnione przez duże zdarzenie fuzji z udziałem Sgr A* i innej supermasywnej czarnej dziury, prawdopodobnie z galaktyki satelitarnej.
To odkrycie toruje nam drogę do zrozumienia, w jaki sposób supermasywne czarne dziury rosną i ewoluują – powiedział Wang, główny autor badania i doktorant NCfA w UNLV. Niewyrównany wysoki spin Sgr A* wskazuje, że mogła ona połączyć się z inną czarną dziurą, dramatycznie zmieniając jej amplitudę i orientację spinu.
Korzystając z zaawansowanych symulacji, naukowcy modelowali wpływ fuzji, rozważając różne scenariusze, które są zgodne z obserwowanymi właściwościami spinu Sgr A*. Ich wyniki wskazują, że fuzja o stosunku mas 4:1 z wysoce nachyloną konfiguracją orbitalną mogłyby odtworzyć właściwości spinowe obserwowane przez EHT.
Fuzja ta prawdopodobnie miała miejsce około 9 miliardów lat temu, po połączeniu Drogi Mlecznej z galaktyką Gaia-Enceladus – powiedział Zhang, zasłużony profesor fizyki i astronomii z UNLV oraz dyrektor założyciel NCfA. To wydarzenie nie tylko dostarcza dowodów na teorię hierarchicznego łączenia się czarnych dziur, ale także zapewnia wgląd w dynamiczną historię naszej Galaktyki.
Sgr A* znajduje się w centrum Galaktyki w odległości ponad 27 000 lat świetlnych od Ziemi, a zaawansowane narzędzia, takie jak EHT, zapewniają bezpośrednie obrazowanie, które pomaga naukowcom przetestować przewidywane teorie.
Naukowcy twierdzą, że wyniki badań będą miały znaczący wpływ na przyszłe obserwacje za pomocą nadchodzących kosmicznych detektorów fal grawitacyjnych, takich jak Laserowa Interferometryczna Antena Kosmiczna (LISA), której uruchomienie planowane jest na 2035 rok, i która powinna wykrywać podobne fuzje supermasywnych czarnych dziur w całym Wszechświecie.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
